新型的有机半导体材料是有机光电器件研究领域的创新源泉。稠环芳酰亚胺类化合物因其独特的分子结构、出色的光电性质以及卓越的化学稳定性和热稳定性而成为很有前景的一类有机半导体材料。对其进行精准化学修饰以提升光电性质具有重要的科学意义和广泛的应用前景。本论文选取苝酰亚胺(Perylene diimide，PDI)和三萘嵌二苯酰亚胺(Terrylene diimide，TDI)为功能骨架，设计构筑了一系列稠环芳酰亚胺衍生物，对它们的光电性质进行了研究，并对其在光电器件中的应用进行了初步的探索。主要研究内容如下:　　1、结合Stille偶联反应和光化学稠环反应制备了乙烯桥联的硫杂环苝酰亚胺二聚体(EAdiPDI-S)，发现其具有刚性的共轭骨架和宽光谱吸收。基于EAdiPDI-S作为非富勒烯受体的有机太阳能电池器件表现出更优的光电转化效率，最高值为5.31％。　　2、设计合成了二维全共轭的苝酰亚胺稠合酞菁分子体系(ZnPcPDI4)。在单晶结构中，化合物骨架呈现出以金属酞菁为中心、苝酰亚胺为四个臂膀近似平面的“四叶草”构型并组装成二维笼状结构。与锌酞菁相比，ZnPcPDI4的吸收光谱红移了118nm到达近红外区域，其LUMO能级降低了约0.3eV。ZnPcPDI4在金(111)表面组装成有序的二维网格状阵列。　　3、为了突破苝酰亚胺体系吸收光谱的限制，选取吸收光谱到700nm的TDI为结构单元，通过Pd[0]/Zn体系催化的自身偶联反应和Suzuki偶联反应合成了两种扭曲的TDI分子（TDI2和BTDI3）。TDI2分子的LUMO能级最低，BTDI3分子骨架扭曲程度最大并且光吸收能力最强。首次将扭曲的TDI分子体系应用到太阳能电池器件中，以BTDI3为受体化合物的有机太阳能电池展示了最好的器件性能，最高光电转化效率为3.64％。　　4、以TDI为功能骨架，通过钯催化偶联反应一步法高效合成了螺环稠合的TDI二聚体(STDI2)。因螺超共轭效应，STDI2的吸收光谱较TDI母体红移了23nm。利用高效液相色谱拆分了STDI2的手性异构体并测试了其圆二色谱，结合理论计算，确定了对映异构体的绝对构型并研究了对映异构体的圆偏振发光性质，发光覆盖了600到900nm的区域。　　5、通过Pd[0]/Zn体系催化的自身偶联反应一步法合成了八氯取代的QDI(8Cl-QDIs)。这类分子具有较高的摩尔消光系数和较低的LUMO能级。利用高效液相色谱分离了化合物3b的手性异构体，并测试了其圆二色谱，结合理论计算，确定了三种异构体的绝对构型。选取化合物3a进行了薄膜场效应晶体管的测试，在空气中测得的电子迁移率最高可达0.117cm2V-1s-1。